[發明專利]改善嵌入式中高壓器件工藝兼容性及可靠性的方法

在審

• 申請號: 202310111569.4
• 申請日: 2023-02-14
• 公開（公告）號: CN116072612A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 潘世友;張志剛;王奇偉
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 劉昌榮

本發明提供一種改善嵌入式中高壓器件工藝兼容性及可靠性的方法，提供襯底，在所述襯底上形成犧牲氧化層，然后形成STI以定義出有源區，所述有源區上形成有第一至三器件區；在所述第二器件區上形成輕摻雜漏，之后在所述襯底上形成覆蓋所述第一至三器件區的硬掩膜層；在所述硬掩膜層上形成光刻膠層，光刻打開所述第二器件區上的所述光刻膠層，使得其下方的所述硬掩膜層裸露，刻蝕所述硬掩膜層使得所述第二器件區上的所述犧牲氧化層和部分所述STI裸露；刻蝕裸露的所述犧牲氧化層和所述STI，使得其臺階高度和形貌為預設值；回刻蝕裸露的所述STI和所述襯底至所需回刻蝕量。本發明能夠實現低壓和中壓器件物理形貌及其電性/可靠性改善。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種改善嵌入式中高壓器件工藝兼容性及可靠性的方法。

背景技術

在28nm技術節點，為滿足器件高性能低功耗需求，High-K(高介電常數)材料和金屬柵工藝被廣泛應用。而HKMG(高介電常數金屬柵)平臺工藝需要金屬柵化學機械研磨(CMP)來除掉多余的金屬，這對于大塊金屬柵的凹陷控制提出了很高的要求，特別是在嵌入式中高壓器件金屬柵28HV平臺，例如圖1所示，襯底上形成有第一至三器件區(A1、A2、A3)，第一至三器件區依次為低壓、中壓、高壓器件區，高壓(HV)及中壓(MV)器件尺寸相較于原先HKMG平臺器件來說要大得多，金屬柵凹陷問題業界已通過加Slot方式得以改善，而嵌入的中高壓器件與原先的低壓器件金屬柵在CMP工藝時高度平衡問題目前是通過對中高壓器件做有源區(AA)回刻來實現；同時低壓器件柵氧形成前需要用HF溶液去除嵌入的中壓器件柵氧生長帶來的厚氧化層，較多的HF溶液用量會嚴重惡化低壓器件的物理形貌(主要表現為臺階高度和形貌變差)，進一步影響器件的電性及可靠性。

目前現有技術改善低壓器件臺階高度和形貌變差的工藝方案是通過壓縮STI-CMP工藝窗口和HF溶液量來盡可能提高臺階高度，但這仍然比量產平臺對應器件的物理形貌要差，特別是為滿足客戶增加一種低壓器件需求，平臺原先低壓器件的物理形貌變得更差；與此同時，由于中高壓器件有源區回刻工藝直接受制于刻蝕前的物理形貌，有源區回刻完的尖角情況會變嚴重，這對嵌入的中高壓器件的電性及可靠性提出了嚴峻挑戰。

為解決上述問題，需要提出一種新型的改善嵌入式中高壓器件工藝兼容性及可靠性的方法。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種改善嵌入式中高壓器件工藝兼容性及可靠性的方法，用于解決現有技術中為平衡嵌入的中高壓器件與原先的低壓器件金屬柵高度而使用中高壓器件有源區回刻帶來的有源區尖角問題與低壓器件柵氧形成前使用較多HF溶液去除較厚氧化層帶來的低壓器件的物理形貌(主要表現為臺階高度和形貌變差)嚴重惡化的問題，以及其進一步影響器件的電性及可靠性的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種改善嵌入式中高壓器件工藝兼容性及可靠性的方法，包括：

步驟一、提供襯底，在所述襯底上形成犧牲氧化層，然后形成STI以定義出有源區，所述有源區上形成有第一至三器件區；

步驟二、在所述第二器件區上形成輕摻雜源漏，之后在所述襯底上形成覆蓋所述第一至三器件區的硬掩膜層；

步驟三、在所述硬掩膜層上形成光刻膠層，光刻打開所述第二器件區上的所述光刻膠層，使得其下方的所述硬掩膜層裸露，刻蝕所述硬掩膜層使得所述第二器件區上的所述犧牲氧化層和部分所述STI裸露；

步驟四、刻蝕裸露的所述犧牲氧化層和所述STI，使得其臺階高度和形貌為預設值；

步驟五、回刻蝕裸露的所述STI和所述襯底至所需回刻蝕量；

步驟六、刻蝕調節所述第二器件區上的臺階高度和形貌并去除所述硬掩膜層；

步驟七、在所述第一、二器件區上形成第一柵氧化層，之后去除所述第一器件區上的所述第一柵氧化層；